電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

1、項(xiàng)目一項(xiàng)目一 認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng) 任務(wù)八 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)定義： 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)實(shí)際上是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、 變壓器的中性點(diǎn)，其接地或不接地是一個(gè)綜合性的問(wèn)題。中性點(diǎn)接地方式與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行，特別是對(duì)發(fā)生故障后的系統(tǒng)運(yùn)行有多方面的影響，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線路的干擾等。中性點(diǎn)運(yùn)行方式分類： 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有兩大類:一類是中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過(guò)低阻抗接地，稱為大接地電流系統(tǒng)；另一類是中性點(diǎn)不接地、經(jīng)過(guò)消弧線圈或高阻抗

2、接地，稱為小接地電流系統(tǒng)。其中采用最廣泛的是中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)消弧線圈接地和中性點(diǎn)直接接地等三種方式。 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，即中性點(diǎn)對(duì)地絕緣。這種接地方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，不需任何附加設(shè)備，投資經(jīng)濟(jì)。適用于10kV架空線路為主的輻射形或樹(shù)狀形的供電網(wǎng)絡(luò)。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于接地電流很小，若是瞬時(shí)故障，一般能自動(dòng)熄弧，非故障相電壓升高不大，不會(huì)破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，接在相間電壓上的電氣設(shè)備的供電并未遭到破壞，它們可以繼續(xù)運(yùn)行。但是這種電網(wǎng)長(zhǎng)期在一相接地的狀態(tài)下運(yùn)行，也是不能允許的，因?yàn)檫@時(shí)非故障電壓升高，絕緣薄弱點(diǎn)很可能被擊穿，而引起兩相接地短路，將嚴(yán)重地?fù)p壞電氣設(shè)

3、備。根據(jù)規(guī)定，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后可允許繼續(xù)運(yùn)行不超過(guò)兩小時(shí)，從而獲得排除故障時(shí)間，相對(duì)地提高了供電的可靠性。 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)運(yùn)行 中性點(diǎn)不接地方式缺點(diǎn)在于因其中性點(diǎn)是絕緣的，電網(wǎng)對(duì)地電容中儲(chǔ)存的能量沒(méi)有釋放通路。當(dāng)接地的電容電流較大時(shí)，在接地處引起的電弧就很難自行熄滅，在接地處還可能出現(xiàn)所謂間隙電弧，即周期地熄滅與重燃的電弧。由于對(duì)地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓或諧振過(guò)電壓，其值可達(dá)很高的倍數(shù)，對(duì)設(shè)備絕緣造成威脅。由于電網(wǎng)是一個(gè)具有電感和電容的振蕩回路，間歇電弧將引起相對(duì)地的過(guò)電壓，其數(shù)值可達(dá)(2.53)UX，容易引起另一相對(duì)地?fù)舸?，而形成兩相接地短路。所?/p>

4、必須設(shè)專門(mén)的監(jiān)察裝置，以便使運(yùn)行人員及時(shí)地發(fā)現(xiàn)一相接地故障，從而切除電網(wǎng)中的故障部分。 在電壓為310kV的電力網(wǎng)中，一相接地時(shí)的電容電流不允許大于30A否則，電弧不能自行熄滅，在2060kV電壓級(jí)的電力網(wǎng)中，間歇電弧所引起的過(guò)電壓，數(shù)值更大，對(duì)于設(shè)備絕緣更為危險(xiǎn)，而且由于電壓較高，電弧更難自行熄滅。因此，在這些電網(wǎng)中，規(guī)定一相接地電流不得大于10A。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)運(yùn)行u 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，是將中性點(diǎn)通過(guò)一個(gè)電感消弧線圈接地。消弧線圈主要由帶有氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞組組成,它們被放在充滿變壓器油的油箱內(nèi)，繞組的電阻很小，電抗很大。消弧線圈的電感，可用改變接入繞組的匝數(shù)加以調(diào)節(jié)，顯

5、然，在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)的電壓為三相不對(duì)稱電壓，數(shù)值很小，所以通過(guò)消弧線圈的電流也很小。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)u 發(fā)生單相接地時(shí),按規(guī)定可帶單相接地故障運(yùn)行2小時(shí),對(duì)于中壓電網(wǎng),因接地電流得到補(bǔ)償,單相接地故障并不發(fā)展為相間故障,因此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性,大大的高于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，一相接地和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至倍，三相線電壓仍然保持對(duì)稱和大小不變，所以也允許暫時(shí)運(yùn)行，但不得超過(guò)兩小時(shí)。在中性點(diǎn)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，各相對(duì)絕緣和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，也必須按線電壓設(shè)計(jì)。u 系統(tǒng)正

6、常運(yùn)行時(shí)，由于三相電壓、電流對(duì)稱，中性點(diǎn)對(duì)地電位為0，消弧線圈上電壓為0，消弧線圈中沒(méi)有電流流過(guò)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，消弧線圈處在相電壓之下，通過(guò)接地處的電流是接地電容電流IC和線圈電感電流IL的相量和，如圖3所示。由于IC超前UC90，而IL滯后UC90，IC與IL相位相反，在接地點(diǎn)相互補(bǔ)償。只要消弧線圈電感量選取合適，就會(huì)使接地電流減小到小于發(fā)生電弧的最小生弧電流，電弧就不會(huì)產(chǎn)生，也就不會(huì)產(chǎn)生間歇過(guò)電壓。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖 一相接地時(shí)的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)u 根據(jù)消弧線圈中電感電流對(duì)接地電容電流的補(bǔ)償程度不同，可以分為全補(bǔ)償，欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。

7、u 全補(bǔ)償：當(dāng)IL=IC（L=1/3C）時(shí)，接地點(diǎn)的電流為O，確實(shí)能很好的避免電弧的產(chǎn)生,這種補(bǔ)償稱全補(bǔ)償。從補(bǔ)償觀點(diǎn)來(lái)看，全補(bǔ)償應(yīng)該是最好的，但實(shí)際上不采用這種方式。因?yàn)橄到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓不完全對(duì)稱，中性點(diǎn)對(duì)地之間有一定電壓，此電壓可能引起串聯(lián)諧振，在線路中會(huì)產(chǎn)生很高的電壓降，造成電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓嚴(yán)重升高，這樣可能會(huì)損壞設(shè)備和電網(wǎng)的絕緣，因此這種補(bǔ)償方式并不是最好的補(bǔ)償方式。u 欠補(bǔ)償：當(dāng)ILIC，即感抗大于容抗時(shí)，接地點(diǎn)的電流沒(méi)有被消除，尚有未補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏鳎@種補(bǔ)償稱欠補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式也很少采用。因?yàn)樵谇费a(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，如果切除部分線路（對(duì)地電容減小，容抗增大IC減?。?，或系統(tǒng)

8、頻率降低（感抗減小IL增大，容抗增大IC減小），都有可能使系統(tǒng)變?yōu)槿a(bǔ)償，出現(xiàn)電壓串聯(lián)諧振過(guò)電壓，因此這種補(bǔ)償方式也不好。u 過(guò)補(bǔ)償：當(dāng)IL C即感抗小于容抗時(shí)，接地點(diǎn)出現(xiàn)多余的電感電流，這種補(bǔ)償稱過(guò)補(bǔ)償。采用這種補(bǔ)償方式，不會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)諧振情況，因此得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)镮LIC，消弧線圈留有一定的裕度，也有利于將來(lái)電網(wǎng)發(fā)展。采用過(guò)補(bǔ)償，補(bǔ)償后的殘余電流一般不超過(guò)510A。運(yùn)行實(shí)踐也證明，不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)，只要?dú)堄嚯娏鞑怀^(guò)允許值（6kV電網(wǎng)，殘余電流30A；10kV電網(wǎng)，殘余電流20A；35kV電網(wǎng)，殘余電流10A）接地電弧就會(huì)自動(dòng)熄滅。3u 然而，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)與中性點(diǎn)不接地

9、的電力系統(tǒng)一樣，發(fā)生單相短路時(shí)，非故障相的對(duì)地電壓要升高為原相電壓的 倍，即成為線電壓。總之，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于消弧線圈的存在使得流過(guò)中性點(diǎn)的電流為感性，對(duì)接地電容電流進(jìn)行了補(bǔ)償，使通過(guò)故障點(diǎn)的電流減小到能自行熄弧的范圍。同時(shí)，當(dāng)電流過(guò)零而電弧熄火后，消弧線圈也減少了故障相電壓的恢復(fù)速度，從而減小了電弧重燃的可能。3u 在電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)直接接地方式，就是把中性點(diǎn)直接和大地相接，這種方式可以防止中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地時(shí)產(chǎn)生的間歇電弧過(guò)電壓，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)又稱為大電流接地系統(tǒng)。 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)u 中性點(diǎn)的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一相接

10、地時(shí)，這一相直接經(jīng)過(guò)接地點(diǎn)和接地的中性點(diǎn)短路，一相接地短路電流的數(shù)值最大，應(yīng)立即使繼電保護(hù)動(dòng)作，將故障部分切除，因而使用戶的供電中斷。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在1kV以上的電網(wǎng)中，大多數(shù)的一相接地故障，尤其是架空送電線路的一相接地故障，大都具有瞬時(shí)的性質(zhì)，在故障部分切除以后，接地處的絕緣可能迅速恢復(fù)，而送電線可以立即恢復(fù)工作。目前在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)內(nèi)，為了提高供電可靠性，均裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，在系統(tǒng)一相接地線路切除后，立即自動(dòng)重合，再試送一次，如為瞬時(shí)故障，送電即可恢復(fù)。中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，這一相直接經(jīng)過(guò)接地點(diǎn)和接地的中性點(diǎn)短路，一相接地短路電流的數(shù)值很大， 因而立即使繼電保護(hù)動(dòng)作，將故障部分切除，如圖4所示。圖4 一相接地時(shí)的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)u 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，單相接地和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至 倍，三相線電壓仍然保持對(duì)稱和大小不變，所以也允許暫時(shí)運(yùn)行，但不得超過(guò)兩小時(shí)，消弧線圈的作用對(duì)瞬時(shí)性接地系統(tǒng)故障尤為重要，因?yàn)樗菇拥靥幍碾娏鞔蟠鬁p小，電弧可能自動(dòng)熄滅